TIPOS DE REACCIONES Reacciones de alquilación y desalquilación: La alquilación es la adición de un grupo alquilo a un compuesto orgánico. Este tipo de reacción se efectúa comúnmente en presencia de catalizadores de Friedel-Crafts, AICl3, junto con trazas de HCl. Una reacción de este tipo es: Otra alquilación similar es la formación de etilbenceno a partir de benceno y etileno: La desintegración de productos petroquímicos probablemente sea la reacción de desalquilación más común. Algunos catalizadores comunes para desalquilación son sílica- alúmina, sílica-magnesia y arcilla (montmorilonita). Reacciones de isomerización: En la producción petroquímica es importante convertir algunas cadenas de hidrocarburos normales a cadenas ramificadas, ya que estas últimas producen un octanaje más alto en las gasolinas. Cuando el n-pentano se isomeriza a i-pentano, el número de octano aumenta ¡de 62 a 90! El Al2O3 promovido con ácido es un catalizador que se emplea en reacciones de isomerización de este tipo. Aunque éste y otros catalizadores ácidos se emplean en reacciones de isomerización, se ha encontrado que la conversión de parafinas normales a isoparafinas es más sencilla cuando están presentes tanto sitios ácidos como sitios de hidrogenación; por ejemplo, en el catalizador de Pt soportado en Al2O3. Reacciones de hidrogenación y deshidrogenación: La fuerza del enlace entre el hidrógeno y las superficies metálicas se incrementa al aumentar el número de orbitales d vacíos. La actividad catalítica máxima no se alcanza cuando el enlace es demasiado fuerte y los productos no se desorben fácilmente de la superficie. En consecuencia, este máximo de actividad catalítica ocurre cuando hay aproximadamente un orbital vacío por átomo. Los metales más activos para reacciones que incluyen hidrógeno son, por lo general, Co, Ni, Rh, Ru, Os, Pd, Ir y Pt. Por otra parte, V, Cr, Nb, Mo, Ta y W, cada uno de los cuales tiene gran número de orbitales de vacíos d, relativamente inactivos como resultado de la fuerte adsorción de los reactivos, o los productos o de ambos. Sin embargo, los óxidos Mo (MoO2) y Cr (Cr2O3) son bastante activos, lo que sucede también con la mayoría de las reacciones que incluyen hidrógeno. Las reacciones de deshidrogenación se favorecen a altas temperaturas (al menos 200°C), en tanto que las reacciones de hidrogenación se favorecen a temperaturas más bajas. El butadieno industrial, que se emplea para producir hule sintético, puede obtenerse por deshidrogenación de butenos. Los mismos catalizadores podrían emplearse para la deshidrogenación de etilbenceno para formar estireno: Como ejemplo de ciclización, la cual puede considerarse un tipo especial de deshidrogenación, citaremos la formación de ciclohexano a partir de n-hexano. Reacciones de oxidación: Los elementos del grupo de transición (grupo VIII) y el subgrupo I se emplean de manera extensa en reacciones de oxidación. Ag, Cu, Pt, Fe, Ni, cuyos óxidos en general son buenos catalizadores de oxidación. Además, V2O5 y MnO2 se emplean con frecuencia en reacciones de oxidación. Algunos de los principales tipos de reacciones de oxidación catalítica son: 1. Adición de oxígeno: 2. Oxigenólisis de los enlaces carbono-hidrógeno: 3. Oxigenación de los enlaces nitrógeno-hidrógeno: 4. Combustión completa: El platino y el níquel se pueden emplear tanto en reacciones de oxidación como en reacciones de hidrogenación. Reacciones de hidratación y deshidratación: Los catalizadores de hidratación y deshidratación muestran una fuerte afinidad hacia el agua. Un catalizador de este tipo es Al2O3, el cual se emplea en la deshidratación de alcoholes para formar olefinas. Además de la alúmina, los geles de sílica y alúmina, las arcillas, el ácido fosfórico y las sales del ácido fosfórico sobre portadores inertes también se emplean en reacciones de hidratación- deshidratación. Un ejemplo de reacción de hidratación catalítica, a nivel industrial, es la síntesis de etanol a partir de etileno: Reacciones de halogenación y deshalogenación: En general, las reacciones de este tipo se realizan fácilmente sin emplear catalizador. Sin embargo, cuando la selectividad del producto deseado es baja o es necesario realizar la reacción a temperatura más baja es deseable emplear un catalizador. Los haluros de cobre y de plata soportados pueden emplearse para halogenación de hidrocarburos. Las reacciones de hidroclorinación pueden efectuarse con haluros de mercurio, cobre o zinc. Resumen: En la tabla 10-1 se da un resumen de las reacciones representativas y los catalizadores ya discutidos. Para sintetizar estireno a partir de una mezcla equimolar de etileno y benceno, podríamos efectuar una reacción de alquilación para formar etilbenceno, el cual llega a deshidrogenarse para dar estireno. Se requiere tanto un catalizador de alquilación como un catalizador de deshidrogenación.
